儘管筆記型電腦、手機和其他小工具為我們提供了非凡的移動性,但我們只能在電池續航時間內不受束縛地漫遊。麻省理工學院的光子學研究員馬林·索爾賈希奇希望透過無線電力或 WiTricity 來消除這種束縛。
索爾賈希奇從天花板上懸掛了一個直徑 0.6 米(兩英尺)的銅線圈,然後在約 2.1 米(七英尺)外懸掛了另一個線圈,並從其上懸掛了一個 60 瓦的燈泡。當他將第一個線圈插入電源時,第二個線圈上的燈泡亮了起來。第一個線圈中的電流建立了一個磁場,從而在第二個線圈中感應出電流。
許多電機都利用了這種效應,但通常感應僅在幾毫米的間隙內有效,並且隨著距離的增加而迅速衰減。索爾賈希奇將他的線圈調諧到共振狀態,從而允許在一定距離上進行高效的能量交換。他的系統的未來應用可能使筆記型電腦和手機在配備共振發射器的房間內充電。
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人類擺脫束縛的衝動由來已久。蘋果公司釋出 iPhone 作為終極無線介面,人們排隊花 600 美元購買它。這款手持裝置結合了先進手機和最新 iPod 的所有功能,從而使使用者可以在自由漫遊的同時撥打電話、訪問網路、傳送簡訊和電子郵件、拍照、聽音樂和觀看影片。儘管一些早期的手機也提供了許多這些功能,但 iPhone 的全尺寸“多點觸控”螢幕為客戶提供了更大的靈活性,包括使用標準鍵盤進行訊息傳遞、YouTube 影片流和語音郵件的可視列表——更不用說訪問 iTunes,迄今為止占主導地位的線上音樂來源。
無線感測器也獲得了靈活性。它們被縮小到米粒或灰塵大小,可以監視化學和生物武器,或檢查土壤中的水分含量。它們已經在改變人們監測世界的方式。然而,一個主要的障礙是如何知道這種隨機分佈的感測器網路是否存在覆蓋範圍的空白,或者感測器的範圍是否重疊,從而浪費它們可能攜帶的寶貴電力。
伊利諾伊大學厄巴納-香檳分校的數學家羅伯特·格里斯特和波莫納學院的數學教授文·德席爾瓦利用數學同調科學來回答這兩個問題。同調分析形狀內的點、線和幾何排列。透過將感測器視為點,將感測器對視為邊,並將邊的集合視為形狀,格里斯特和德席爾瓦設計了可以判斷撒佈的感測器網路是否重疊或留下空白的演算法。
格里斯特和德席爾瓦演算法的優勢在於,他們只需要知道哪些感測器在彼此的範圍內,而不需要知道每個感測器的實際位置;它們消除了對昂貴的全球定位電路或電路的手動對映的需求。瞭解空白和重疊的位置後,網路運營商可以提高某些感測器的功率或戰略性地新增新的感測器來填補空白點。
—馬克·費斯切蒂